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一、導(dǎo)熱機(jī)理概述

為了制作出具備優(yōu)秀導(dǎo)熱性的材料，理解其導(dǎo)熱機(jī)理至關(guān)重要。熱傳導(dǎo)的本質(zhì)是能量的傳遞，而不同材料傳遞能量的介質(zhì)各不相同。在固態(tài)物質(zhì)中，熱傳遞的載體可以是電子、聲子或光子，其中金屬通過自由電子進(jìn)行熱傳導(dǎo)，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于非金屬。大多數(shù)聚合物材料由于缺乏自由電子，其熱傳導(dǎo)主要依賴于聲子（即晶格振動(dòng)的能量量子）。

在填充型導(dǎo)熱聚合物材料中，填料的高導(dǎo)熱系數(shù)和良好的電絕緣性是關(guān)鍵。填料和聚合物基體的相互作用有助于熱傳導(dǎo)。如果填料具有導(dǎo)電性，熱傳導(dǎo)則涉及電子傳熱和填料與聚合物晶格振動(dòng)的相互作用。復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)取決于填料的導(dǎo)熱系數(shù)和其在材料中的含量。填料的適量添加對(duì)于形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈至關(guān)重要，但過量添加可能會(huì)犧牲材料的力學(xué)性能。

二、常用的導(dǎo)熱填料類型

1. 金屬填料：在聚合物中添加金屬粉末可以有效提高導(dǎo)熱性能。金屬的熱傳導(dǎo)主要通過自由電子的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，常用的金屬填料包括Cu、Al、Ag等。然而，金屬填料也存在導(dǎo)電性，可能不適合對(duì)電絕緣性要求較高的應(yīng)用。

2. 氮化物填料：如AlN、BN、Si3N4等，這些材料具有高導(dǎo)熱系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)、低介電常數(shù)和耐高溫特性，是提升絕緣體系導(dǎo)熱性能的理想選擇。BN作為填料填充環(huán)氧樹脂制得的復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的綜合性能。

3. 金屬氧化物填料：如BeO、ZnO、Al2O3、SiO2等，它們既保證導(dǎo)熱性能，又保持電絕緣性。BeO雖然導(dǎo)熱系數(shù)高，但毒性大，需謹(jǐn)慎使用。Al2O3和SiO2因其良好的導(dǎo)熱和電絕緣性能，在導(dǎo)熱復(fù)合材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

4. 其他無機(jī)非金屬填料：包括碳系材料（石墨、炭黑、碳納米管）、SiC和礦物原料等。碳系填料以其高導(dǎo)熱系數(shù)和較低成本而受到青睞，但其導(dǎo)電性限制了應(yīng)用范圍。